Iter e fusione nucleare

Il nuovo consorzio ITER per la fusione nucleare controllata rilancia il sogno di una produzione di energia pulita, a basso impatto ambientale. Ma è realmente vero che la fusione rappresenta un modo di produrre ecosotenibile? In che modo il materiale impiegato nella fusione -il deuterio - può essere ricavato su scala industriale dall'acqua del mare? Quale impatto ambientale, in termini di prodotti di scarto, hanno tali processi? Esistono stime di quanta energia costi "produrre" un grammo di deuterio da reimpiegare poi nella reazione di fusione? Quante nazioni al mondo potrebbero avere accesso a una simile tecnologia?
Leonardo Spanu
28 giugno 2005
Secondo me si può definire ecosostenibile in senso stretto soltanto l'uso delle fonti rinnovabili di origine solare diretta (radiazione solare per produzione di elettricità o di calore, rispettivamente con collettori solari fotovoltaici o termici) o indiretta (energia eolica, idraulica , da biomassa,…). In questo caso, infatti, non si perturba il bilancio energetico del pianeta né direttamente (trasformando energia di massa in energia termica) né indirettamente (aumentando la concentrazione atmosferica di gas serra).

Detto questo, l'uso dell'energia nucleare per produrre elettricità per via termoelettrica, utilizzando anche il calore di scarto in regime di cogenerazione, ha il vantaggio, rispetto alla generazione termoelettrica con combustibili fossili chimici (carbone, olio combustibile o gas naturale) di non provocare l'emissione di gas serra. Questo vantaggio è condiviso da entrambi i tipi di energia nucleare, cioè quella da fissione già utilizzata attualmente in impianti commerciali e quella da fusione per cui gli impianti commerciali non esistono ancora e si tenta di realizzarli con grandi progetti di ricerca del tipo appunto di ITER.

I vantaggi della generazione termoelettrica con energia nucleare da fusione rispetto a quella con energia da fissione sarebbero essenzialmente di due tipi:

1-Il combustibile di partenza, cioè l'isotopo dell'idrogeno deuterio (H2, indicato anche con la lettera D) si può ricavare dall'acqua, che ovviamente è estremamente più abbondante e disponibile che non i minerali di Uranio necessari per ottenere il combustibile nucleare a fissione. La tecnologia per ricavarlo non è estremamente sofisticata, almeno in linea di principio, e utilizza il fatto che su ogni circa 6000 molecole di acqua normale (H2O), una è invece acqua pesante (D2O). Sottoponendo a elettrolisi successive grandi quantità di acqua normale si ottiene alla fine una piccola quantità di acqua pesante. Il processo richiede moltissima energia elettrica, e non per niente il primo impianto per la produzione di acqua pesante con questo metodo è stato realizzato in Norvegia direttamente accanto ad una centrale idroelettrica. Sono usati anche altri metodi per ottenere l'acqua pesante (che viene usata come moderatore in certi tipi di reattori a fissione), e tutti sono ancora molto energivori.

Attualmente producono acqua pesante Canada, Norvegia, Argentina, India e Iran. L'estrazione del deuterio dall'acqua pesante per elettrolisi richiede poi ulteriore energia elettrica. Però malgrado tutto, il processo complessivo di ricavare il deuterio dall'acqua per usarlo in un reattore a fusione sarebbe energeticamente in attivo perché in tutto il processo in gioco l'energia necessaria per ottenere un atomo di deuterio è quella necessaria a rompere un legame chimico, mentre quella che lo stesso atomo libera con una reazione di fusione è circa un milione di volte maggiore.

2- Gli atomi radioattivi che si formano durante il processo di fusione nucleare sono molto più “benigni” che non quelli del processo di fissione. In sostanza si ha solo il Trizio (H3), che è radioattivo con tempo di dimezzamento di circa 12 anni ed emette solo radiazioni beta di energia molto bassa. Non si hanno quindi né i prodotti di fissione ad alta attività specifica né i prodotti di attivazione con tempi di dimezzamento estremamente lunghi tipici dei reattori a fissione.

Per ulteriori informazioni si possono utilmente consultare per esempio i siti
http://www-fusion-magnetique.cea.fr
http://www.globalsecurity.org

Francesco Giusiano Dipartimento di Fisica, Università di Parma

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